Bilan d'une réaction chimique. Enoncé. |
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Programme 2010 : Physique et Chimie Programme 2020 : Physique et Chimie |
Matériel :
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Tubes à essais, béchers, ballons de baudruche (12),
bouteilles plastiques ½
L (10), spatules, coupelles, entonnoirs. |
Vinaigre
blanc à 6°, hydrogénocarbonate de sodium, eau de chaux, papier pH |
- Identifier les réactifs et les produits d’une réaction afin d’en écrire l’équation.
- Effectuer le bilan quantitatif de cette réaction.
- L’hydrogénocarbonate de sodium (ou bicarbonate de sodium dans le commerce) NaHCO3 et l’acide acétique, noté AH, présent dans le vinaigre sont les réactifs de la réaction étudiée. - On mélange des quantités déterminées d’hydrogénocarbonate de sodium et d’acide acétique et on compare l’abondance des produits obtenus. - On émet des hypothèses sur les différences constatées. |
1)- Nature de la transformation étudiée.
Expérience 1 :
- Peser une masse m = 5,04 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.
- Verser dans une bouteille de ½ litre 50 mL d’eau.
- Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.
- Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.
Expérience 2 :
- Peser une masse m = 5,4 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.
- Verser dans une bouteille de ½ litre, un volume V = 10 mL de vinaigre.
- Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.
- Proposer et réaliser une expérience permettant de vérifier que le gaz formé lors de l’action de l’acide acétique sur l’hydrogénocarbonate de sodium est du dioxyde de carbone.
- Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.
Expérience 3 :
- Peser une masse m = 5,04 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.
- Verser dans une bouteille de ½ litre un volume V = 80 mL de vinaigre.
- Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.
- Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.
2)- Exploitation.
Réaliser un tableau (Tableau 1)à double entrée en indiquant pour chaque expérience, l’état initial, les observations et l’état final.
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Tableau 1
Expérience N° |
1 |
2 |
3 |
État initial |
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Observations |
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État final |
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On note AH l’acide acétique et NaA la nouvelle espèce obtenue.
- En déduire une écriture simplifiée de l’équation bilan de la réaction chimique.
1)- Expériences.
Chaque binôme prend en charge une expérience.
- Peser une masse m = 5,04 g d’hydrogénocarbonate de sodium solide et les introduire dans un ballon de baudruche.
- Verser dans une bouteille de ½ litre un volume V (mL) de vinaigre.
Groupe
N° |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Volume
V mL |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
- Adapter le ballon à l’orifice de la bouteille et faire tomber la totalité de la poudre du ballon dans la bouteille.
- Agiter prudemment la bouteille jusqu’à ce que l’effervescence cesse.
- Mesurer le diamètre moyen d du ballon, en déduire son volume en l’assimilant à une sphère.
- À l’aide du volume molaire des gaz à la température considérée, déterminer la quantité de matière de gaz formé.
- Noter s’il reste ou non du solide dans la bouteille en fin de réaction.
- Retirer le ballon et tester le pH de la solution obtenue.
2)- Récapitulatif.
- Présenter les résultats sous forme de tableau :
- Tableau 2
Groupe
N° |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Volume V (mL) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
d (cm) |
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Présence finale de solide dans
la bouteille |
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pH
final |
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Volume
de CO2 |
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Quantité de
matière de CO2
n (CO2) |
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- Interpréter les résultats du tableau. Pourquoi dans certaines conditions reste-t-il du solide dans la bouteille ?
- Pourquoi dans d’autres conditions le solide a-t-il totalement disparu ?
- L’acide acétique ou éthanoïque :
- on utilise le vinaigre qui est une solution aqueuse incolore ou colorée dont le principal soluté est l’acide éthanoïque que l’on note AH (aq).
- (10 mL de vinaigre à 6 ° contiennent 0,010 mol d’acide éthanoïque)
- l’hydrogénocarbonate de sodium de formule NaHCO3 (s) (Bicarbonate de soude) est un solide ionique blanc.
- Sa masse molaire : M (NaHCO3) = 84 g / mol.
- On note x la quantité de matière de gaz formé au cours de la réaction.
- Pour chaque expérience :
- déterminer les quantités de matière initiales d’acide AH et d’hydrogénocarbonate de sodium NaHCO3.
- Exprimer les quantités de matière des réactifs et des produits en cours de transformation, puis dans l’état final et compléter le tableau 3.
- (Prendre V = 20 mL puis refaire le même tableau pour V = 80 mL).
- Représenter
V
(CO2)
= f
(V).
Remarques et conclusions.
- Tableau 3 :
Équation |
AH (aq) + |
NaHCO3 (s) |
→ |
CO2 (aq) |
+ NaA (aq) |
+ H2O (ℓ) |
État initial (mol) |
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- |
Au cours de la transformation |
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- |
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État final (mol) |
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- |